DE1170161B

DE1170161B - Electromagnetic extensometer

Info

Publication number: DE1170161B
Application number: DEV13116A
Authority: DE
Inventors: Borivoj Dubsky; Oldrich Straka
Original assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Current assignee: Vyzkumny A Zkusebni Letecky Ustav AS
Priority date: 1956-09-20
Filing date: 1957-09-18
Publication date: 1964-05-14
Also published as: ES237665A1; CH368946A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Internat. Kl.: G 011Boarding school Class: G 01 1

Deutsche Kl.: 42 k-45/03 German class: 42 k -45/03

Nummer: 1170 161 Number: 1170 161

Aktenzeichen: V 13116IX b / 42 k File number: V 13116IX b / 42 k

Anmeldetag: 18. September 1957 Filing date: September 18, 1957

Auslegetag: 14. Mai 1964 Opening day: May 14, 1964

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektromagnetischen Dehnungsmesser. Die bekannten Ausführungen arbeiten in der Hauptsache nach dem Tauchankersystem. Sie besitzen zwei hintereinander geschaltete, in einem Rohr mit gewissem Abstand voneinander konzentrisch untergebrachte Spulen und einen Anker, welcher mit dem Ende in die eine Spule und mit dem anderen Ende in die andere Spule eingreift und sich normal in einer solchen Stellung befindet, daß die Größe des Eingriffes in beiden Spulen gleich ist. Dieser Anker ist in der Achse eines anderen Rohres befestigt, welches über das erstgenannte Rohr konzentrisch hinweggreift. Die beiden Rohre können Relativbewegungen zueinander in Axialrichtung ausführen.· Dabei wird die Lage des Ankers in den beiden Spulen geändert, und zwar so, daß der Eingriff in die eine Spule verringert und der Eingriff in die andere Spule vergrößert wird. Die beiden Spulen bilden Bestandteile einer Impedanzbrücke. Durch Verschieben des Ankers in den beiden Spulen wird das Gleichgewicht der Impedanzbrücke gestört, woraus sich durch Nullabgleich die Änderung der Induktion der beiden Spulen durch Verschieben des Ankers mit großer Genauigkeit ermitteln läßt.The invention relates to an electromagnetic strain gauge. The known versions work mainly according to the diving anchor system. You have two series-connected, coils and concentrically housed in a tube at a certain distance from one another an armature which engages with one end in one coil and with the other end in the other coil and is normally in such a position that the size of the engagement in both coils is equal to. This anchor is fixed in the axis of another pipe, which is above the former Reaches away concentrically. The two tubes can move relative to one another in the axial direction · The position of the armature in the two coils is changed in such a way that the Reduced engagement in one coil and increased engagement in the other coil. The two coils form components of an impedance bridge. By moving the armature in the two coils becomes the equilibrium of the impedance bridge is disturbed, resulting in a change in induction due to zero balancing the two coils can be determined with great accuracy by moving the armature.

Zum Messen von Längenänderungen, insbesondere durch Dehnung, wird das Gerät auf den zu messenden Körper so aufgesetzt, daß seine Achse in Richtung der zu erwartenden Längenänderung zu stehen kommt und es werden dann die beiden übereinandergeschobenen Rohre einzeln an dem zu untersuchenden Objekt befestigt. Das geschieht mittels je eines Aufspannböckchens für jedes der beiden Rohre. Vielfach werden diese Aufspannböckchen noch mit Meßspitzen versehen. Die Befestigung des Dehnungsmessers an dem zu untersuchenden Gegenstand muß so erfolgen, daß die Beweglichkeit der beiden übereinandergeschobenen Rohre nicht im geringsten gestört wird, da jede Hemmung der gegenseitigen Verschiebung die Genauigkeit des Messens einer Dehnung des zu untersuchenden Gegenstandes, welche im allgemeinen nur gering ist, beeinträchtigen würde. Aus diesem Grund erfolgt die Verbindung der Aufspannböckchen mit einem der beiden Rohre nicht starr, sondern gelenkig, oder doch zumindest elastisch. Die Elastizität wird vielfach dadurch geschaffen, daß das Aufspannböckchen an einer Stelle im Querschnitt stark geschwächt wird.To measure changes in length, in particular due to stretching, the device is on the to be measured Body placed so that its axis is in the direction of the expected change in length comes and then the two pipes pushed one over the other are individually attached to the one to be examined Object attached. This is done by means of a clamping bracket for each of the two pipes. Multiple these clamping lugs are also provided with measuring tips. The attachment of the strain gauge on the object to be examined must be done so that the mobility of the two pushed one over the other Pipes are not disturbed in the slightest, as there is any inhibition of mutual displacement the accuracy of measuring a strain of the object to be inspected, which in general is only minor, would affect. For this reason, the clamping lugs are connected with one of the two tubes not rigid, but articulated, or at least elastic. the Elasticity is often created by the fact that the clamping lug at one point in the cross-section is greatly weakened.

Es ist bekannt, zur Umwandlung mechanischer Größen in elektrische Größen den sogenannten umgekehrten Wiedemann-Effekt auszunutzen. Dieser besagt, daß in einem magnetisierten Körper bei Längenänderungen oder Verdrehen desselben Feldänderun-Elektromagnetischer DehnungsmesserIt is known to convert mechanical quantities into electrical quantities, the so-called inverse Exploit the Wiedemann effect. This states that in a magnetized body when length changes or twisting the same field change - Electromagnetic strain gauge

Anmelder:Applicant:

Vyzkumny a zkusebni letecky' ustav,Vyzkumny a zkusebni letecky 'ustav,

Letnany u Prahy (Tschechoslowakei) Letnany u Prahy (Czechoslovakia)

Vertreter:Representative:

Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,Dipl.-Ing. A. Spreer, patent attorney,

Göttingen, Groner Str. 37Göttingen, Groner Str. 37

Als Erfinder benannt:
Borivoj Dubsky,
Oldrich Straka, PragNamed as inventor:
Borivoj Dubsky,
Oldrich Straka, Prague

Beanspruchte Priorität:Claimed priority:

Tschechoslowakei vom 20. September 1956 (2706)Czechoslovakia September 20, 1956 (2706)

gen auftreten, die der Längenänderung oder Torsion des Körpers proportional sind und mit einer auf dem Körper sitzenden Spule gemessen werden können. Die Vorrichtungen dieser Art bestehen in der Regel aus einem ferromagnetischen zylinderförmigen Torsionskörper, der durch den in einem Erregerstromkreis fließenden Strom zirkulär magnetisiert wird und der eine Spule trägt, in der durch die infolge einer Torsion auftretende Längskomponente des Magnetfeldes eine der Torsion proportionale Spannung induziert wird.genes occur that are proportional to the change in length or torsion of the body and with one on the Body seated coil can be measured. The devices of this type usually consist of a ferromagnetic cylindrical torsion body, which is activated by the in an excitation circuit flowing current is circularly magnetized and which carries a coil in which due to a torsion occurring longitudinal component of the magnetic field a voltage proportional to the torsion is induced.

Eine solche Vorrichtung könnte auch zum Messen von Längenänderungen, insbesondere von Dehnungen, verwendet werden. In diesem Fall bereitet aber das Anbringen der Vorrichtung auf dem zu messenden Gerät noch größere Schwierigkeiten, weil die am zu untersuchenden Gegenstand auftretende Dehnung erst einmal in eine Torsion des ferromagnetischen Torsionskörpers umgewandelt werden muß. Diese Umwandlung setzt voraus, daß der Torsionskörper mit seiner Achse senkrecht zur Richtung der Dehnung am zu untersuchenden Gegenstand angebracht wird. Die den Torsionskörper auf Torsion beanspruchenden Kräfte sollen dabei an den Enden desselben angreifen. Dabei besteht aber die Gefahr, daß der Torsionskörper aus seiner Richtung quer zur Dehnung des zuSuch a device could also be used to measure changes in length, in particular elongations, be used. In this case, however, prepares the attachment of the device on the to be measured Device even greater difficulties because of the elongation occurring on the object to be examined must first be converted into a torsion of the ferromagnetic torsion body. This transformation assumes that the torsion body with its axis perpendicular to the direction of expansion on object to be examined is attached. The torsion stressing the torsion body Forces should act at the ends of the same. But there is a risk that the torsion body from its direction transverse to the elongation of the to

untersuchenden Gegenstandes herausgezogen wird.object to be examined is pulled out.

Die Erfindung bezweckt, diese Schwierigkeiten zu beheben. Das Wesen der Erfindung besteht darin, daßThe invention aims to overcome these difficulties. The essence of the invention is that

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der Torsionskörper an beiden Enden senkrecht zu seiner Achse verlaufende Stimplatten trägt, die je einen nach der anderen Stirnplatte zu abgewinkelten, parallel zur Achse des Torsionskörpers verlaufenden Fortsatz aufweisen, welche Fortsätze nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene liegen und an ihrer einen Fläche mit je einem von dem anderen Fortsatz weg gerichteten Band aus elastischem Material verbunden sind, und daß an den von den Verbindungsstellen mit den Fortsätzen abgekehrten Enden der Bänder zur Verbindung mit einem Prüfkörper in bekannter Weise je ein Fuß oder eine Schneide angeordnet ist. Zweckmäßig besitzen die Fortsätze die Gestalt eines rechtwinkligen Dreiecks und sind mit den Hypothenusen einander zugekehrt.the torsion body carries end plates perpendicular to its axis at both ends, each of which one after the other end plate to angled, running parallel to the axis of the torsion body Have extension, which extensions are next to each other in a common plane and on their one Area connected to a strip of elastic material directed away from the other extension are, and that at the ends of the tapes facing away from the connection points with the extensions Connection with a test body is arranged in a known manner each a foot or a cutting edge. Appropriate the processes have the shape of a right triangle and are with the hypotenuses facing each other.

In der Zeichnung ist der elektromagnetische Dehnungsmesser gemäß der Erfindung in einer beispielsweisen Ausführungsform dargestellt. Es zeigtIn the drawing, the electromagnetic strain gauge according to the invention is in an exemplary manner Embodiment shown. It shows

F i g. 1 einen Querschnitt senkrecht zur Achse nach der Linie I-I der F i g. 2, aoF i g. 1 shows a cross section perpendicular to the axis along the line I-I of FIG. 2, ao

Fig. 2 eine Draufsicht undFig. 2 is a plan view and

F i g. 3 einen durch die Achse gelegten Längsschnitt. F i g. 3 is a longitudinal section taken through the axis.

Den wesentlichen Bestandteil des elektromagnetischen Dehnungsmessers gemäß der Erfindung bildet ein rohrförmiger Torsionskörper 4 mit einer ihn durchdringenden toroidalen Spule 5 und einer konzentrisch auf ihm sitzenden Spule 6. Durch eine der beiden Spulen, in der Regel die toroidale Spule 5, wird Strom zum Magnetisieren des rohrförmigen Torsionskörpers 4 gesandt. In der anderen Spule, für gewöhnlich die konzentrische auf dem Torsionskörper 4 sitzende Spule 6, wird bei Verdrehen des Körpers 4 ein Strom induziert. Der in der Spule 6 induzierte Strom wird an einem Strommesser abgelesen.Forms the essential part of the electromagnetic strain gauge according to the invention a tubular torsion body 4 with a toroidal coil 5 penetrating it and a concentric one on it seated coil 6. One of the two coils, usually the toroidal coil 5, is Current for magnetizing the tubular torsion body 4 is sent. In the other coil, usually the concentric coil 6 seated on the torsion body 4 becomes a when the body 4 is rotated Induced current. The current induced in the coil 6 is read on an ammeter.

Der Torsionskörper trägt an beiden Enden je eine senkrecht zu seiner Achse verlaufende Stirnplatte 1. Diese Stimplatten weisen je einen nach der anderen Stimplatte zu abgewinkelten, parallel zur Achse des Torsionskörpers verlaufenden Fortsatz auf. Die beiden Fortsätze 1' liegen nebeneinander in einer gemeinsamen Ebene. Sie sind an ihrer Unterfläche mit je einem von dem benachbarten Fortsatz weg gerichteten Band 3 aus elastischem Material verbunden. An deren von der Verbindungsstelle mit dem entsprechenden Fortsatz 1 abgekehrten Ende ist je ein Fuß oder eine Schneide 2 angeordnet. Die beiden Füße bzw. die beiden Schneiden 2 dienen zur Verbindung mit einem Körper, von dem festgestellt werden soll, ob eine Dehnung erfolgt ist.The torsion body has a face plate 1 running perpendicular to its axis at each end. These face plates each have one after the other face plate to angled, parallel to the axis of the Torsion body extending extension. The two extensions 1 'lie next to one another in a common Level. On their lower surface, they are each directed away from the adjacent extension Band 3 connected from elastic material. At their of the connection point with the corresponding Extension 1 facing away from the end is a foot or a cutting edge 2 is arranged. The two feet or the two Cutting 2 are used to connect to a body from which it is to be determined whether a Stretching has occurred.

Die Fortsätze 1' der beiden Stimplatten 1 haben zweckmäßig die Gestalt eines rechtwinkligen Dreieckes und kehren einander die Hypothenuse zu.The extensions 1 'of the two face plates 1 expediently have the shape of a right triangle and turn the hypotenuse to one another.

Tritt in dem zu prüfenden Körper eine Dehnung auf, die senkrecht zur Achse des auf dem Prüfkörper befestigten Torsionskörpers 4 verläuft, so wird die Entfernung zwischen den beiden Füßen 2 vergrößert. Dadurch wird über die als Gelenk wirkenden Bänder 3 auf die Fortsätze 1' der Stimplatten 1 und damit auf diese ein Zug ausgeübt. Da die Richtung des Zuges auf die beiden Stimplatten 1 entgegengesetzt ist, wird auf die Enden des von den beiden Stimplatten 1 getragenen Torsionsrohres ein Drehmoment und damit eine Torsion ausgeübt. Durch die Torsion des durch den Strom der toroidalen Spule 5 zirkulär magnetisierten Rohres entsteht, wie der umgekehrte Wiedemannsche Effekt besagt, ein Strom, welcher in der Spule 6 induziert wird und an einem in den Stromkreis der Spule 6 eingeschalteten Strommesser abgelesen werden kann.If a strain occurs in the body to be tested that is perpendicular to the axis of the on the test body attached torsion body 4 runs, the distance between the two feet 2 is increased. As a result, the straps 3 acting as a joint act on the extensions 1 'of the face plates 1 and so that a train was exercised on them. Since the direction of the train on the two end plates 1 is opposite is, a torque is applied to the ends of the torsion tube carried by the two face plates 1 and thus exerted a torsion. By the torsion of the toroidal by the stream Coil 5 of a circularly magnetized tube is created, as the reverse Wiedemann effect suggests Current which is induced in the coil 6 and which is switched on in the circuit of the coil 6 Ammeter can be read.

Bei geringfügiger Umgestaltung läßt sich die beschiebene Einrichtung auch zum Messen von Druckspannungen verwenden.With a slight redesign, the described Also use the device to measure compressive stresses.

Claims

Patent claims:

1. Electromagnetic extensometer with a ferromagnetic !!, cylindrical torsion body, the current flowing in an excitation circuit or a permanent magnet is circularly magnetized and the strains to be measured by mechanical means be transmitted, and with a take-up reel in which due to a torsion occurring The longitudinal component of the magnetic field induces a voltage proportional to the strain is, characterized in that the torsion body (4) is perpendicular at both ends carrying face plates (1) extending to its axis, each of which is angled one after the other, have extension (1 ') running parallel to the axis of the torsion body, which extensions lie next to each other in a common plane and on their one surface with one each connected by the other extension (1 ') directed away band (3) made of elastic material are, and that at the ends facing away from the connection points with the extensions (1 ') of the Straps (3) for connection to a test body in a known manner each with a foot or a cutting edge (2) is arranged.

2. strain gauge according to claim 1, characterized in that the extensions (1 ') have the shape of a right triangle and facing each other with the hypotenuses.

Considered publications:
German Patent No. 743 325;
U.S. Patent No. 2,511,178;
"Electrical engineering and mechanical engineering", vol. 69, 1952, issue 17, pp. 389 to 393.

1 sheet of drawings

409 589/203 5.64 ® Bundesdruckerei BerHn